基于被动高品质因子超材表面的高分辨率低功耗非线性图像处理
光学
2025-04-07 v1 图像与视频处理
摘要
图像处理是人工智能应用最激动人心的领域之一，也是计算开销最大的领域之一。纳米结构超材表面通过直接在探测前处理环境光图像数据，为实现终极能源节省打开了大门。然而，通用计算的关键要素——无外部电源的低强度非线性阈值函数——迄今尚未实现。本文提出一种基于硅纳米天线阵列的被动全光非线性图像处理方法。我们实验地演示了一种能够仅以瓦级功耗处理一维图像的强度阈值滤波器。通过利用高-Q 引导共振模的光热 Kerr 非线性，我们实现实验阈值最低可达 0.1 mW/{\mu}m^2，空间分辨率为1.85 {\mu}m。额外的仿真表明，在保持高空间选择性的同时，阈值可以进一步降低。模拟式、像素级、平滑的 leaky ReLU 激活滤波器有望彻底变革图像感知。
引用
@article{arxiv.2504.02981,
title = {High-resolution and ultra-low power nonlinear image processing with passive high-quality factor metasurfaces},
author = {Bo Zhao and Lin Lin and Ameyaw Samuel and Mark Lawrence},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.02981},
year = {2025}
}